СТВОЛОВАЯ БУРОПОГРУЗОЧНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2012 года по МПК E21D1/04 E02F3/39 

Изобретение относится к горному делу. Предназначено для увеличения производительности погрузочных и буровых работ, а также расширения зоны обуривания ствола с одного положения буропогрузочной установки в процессе проведения вертикальных стволов небольшой глубины, проходимых буровзрывным способом. Повышение производительности достигается за счет увеличения зоны обуривания ствола с одного положения стволовой буропогрузочной установки и уменьшения общего времени, затрачиваемого на более частые перестановки стволовой буропогрузочной установки, а также за счет погрузки горной массы управляемым грейфером.

Известна буропогрузочная машина (установка) КС-4 по Н.А.Малевич «Машины и комплексы оборудования для проходки вертикальных стволов»: М.: Недра, 1975, с.80-83. Эта установка предназначена для механизации процессов погрузки и бурения шпуров при сооружении восстающих выработок прямоугольной формы - скатов по углю, руде и породам крепостью до f=15, проводимых сверху вниз с углом наклона 45-90° и сечением в проходке от 5 до 9 м². Эта установка состоит из одной бурильной машины, размещенной на стреловидном манипуляторе, с периодической заменой ее двухчелюстным грейфером. Глубина буримых шпуров 1,7 м.

Рассматриваемая установка не пригодна для использования при проходке вертикальных стволов круглого сечения площадью от 16 до 62 м² в проходке. Она не может обеспечить необходимую глубину бурения шпуров от 2,5 до 4,5 м, которая применяется при проходке вертикальных стволов.

Наиболее близкой по назначению области применения, а также по общему конструктивному устройству является стволовая буропогрузочная машина (установка) КС-12, известная по Н.А. Малевич «Машины и комплексы оборудования для проходки вертикальных стволов»: М.: Недра, 1975, с.75-80. Эта установка имеет рычажный механизм перемещения, состоящий из стрелы и шарнирно связанной с ней рукояти. Этот механизм перемещается по кольцевому монорельсу, смонтированному на верхней части подвесной призабойной опалубки. На механизме вождения периодически навешиваются при помощи каната и лебедки шестилопастной грейфер для погрузки породы и бурильная установка с двумя бурильными машинами, которая присоединяется к механизму вождения шарнирно. Бурильные машины, в зависимости от типа, позволяют бурить шпуры глубиной от 2,7 до 3,4 м.

К недостаткам этой установки следует отнести следующее: во-первых, подвеска грейфера на канате не обеспечивает эффективную его работу при погрузке горной массы различной крупности - происходит частое опрокидывание грейфера из-за неравномерного сопротивления внедрению на лопастях. В связи с этим возникает необходимость перестановки грейфера на новое место, что увеличивает продолжительность рабочего цикла и снижает производительность. Во-вторых, применяемые стволовые бурильные установки БУКС-2м и БУКС-1у2м имеют свои недостатки. В БУКС-2м установка бурильных машин под заданным углом к вертикали производится вручную, что требует значительных физических усилий и удлиняет продолжительность их установки. В БУКС-1у2м эта операция выполняется при помощи манипулятора с двумя поворотными стойками. Однако конструкция рассматриваемого механизма довольно сложная. При этом установка двух бурильных машин под заданным углом зависимая, т.е. выполняется одновременно. При задержке бурения шпура одной из бурильных машин вторая вынужденно простаивает, что снижает производительность буровых работ. Установка бурильных машин в БУКС-2м и БУКС-1у2м под углом возможна только в радиальном направлении относительно стойки или раздвижной колонны.

Третий недостаток рассматриваемых стволовых бурильных установок заключается в том, что из-за шарнирного соединения их с рукоятью рабочего оборудования они оборудованы соответственно станиной или раздвижной колонной, необходимыми для создания напорных усилий на бурильных машинах. Этот недостаток приводит к значительному увеличению веса стволовых бурильных установок и к снижению маневренности при выполнении буровых работ.

Нa основании вышеизложенного имеется необходимость в разработке конструктивной схемы стволовой буропогрузочной установки для проведения вертикальных стволов небольшой глубины, включающей рычажное рабочее оборудование, периодически оснащаемое управляемым грейфером или стволовой навесной бурильной установкой.

Задачей настоящего изобретения является разработка конструкции стволовой буропогрузочной установки, обладающей высокой маневренностью и обеспечивающей увеличение производительности при выполнении буровых и погрузочных работ за счет сокращения числа перестановок установки путем увеличения зоны обслуживания при бурении шпуров с одной установки, а также за счет использования управляемого грейфера.

Согласно изобретению, поставленные задачи достигаются тем, что стволовая буропогрузочная установка, включающая рычажное рабочее оборудование, состоящее из стрелы и связанной с ней шарнирно телескопически раздвижной рукояти, состоящей из основной и телескопически выдвижной частей со смонтированным внутри гидродомкратом раздвижки, гидродомкраты для поворотов стрелы и телескопически раздвижной рукояти, стойку с кареткой кругового перемещения по кольцевому монорельсу, смонтированному на верхней стороне подвесной призабойной опалубки, кабину машиниста, шестилопастный управляемый при помощи двух расположенных под пространственными углами гидродомкратов грейфер и стволовую навесную бурильную установку, оснащенную двумя управляемыми посредством двух гидродомкратов каждая бурильных машин, отличается тем, что телескопически раздвижная рукоять состоит из шарнирно закрепленного на конце стрелы кронштейна со смонтированными внутри него верхними концами основной телескопически выдвижной части рукояти, гидродомкратом телескопической раздвижки рукояти и реечным гидродомкратным поворотным механизмом основной и телескопически выдвижной частей. Смонтированный в кронштейне реечный гидродомкратный механизм поворота основной и телескопически выдвижной частей предназначен для их поворота вокруг продольной оси. Реечный гидродомкратный механизм обеспечивает поворот основной и телескопически выдвижной частей на угол 180° в обе стороны.

Существенными отличиями являются:

1. Стволовая буропогрузочная установка, включающая рычажное рабочее оборудование, состоящее из стрелы и телескопически раздвижной рукояти с размещенным внутри выдвижной части гидродомкратом телескопической раздвижки, позволяет получить максимально возможную величину раздвижки основной и телескопически выдвижной частей, что способствует выгрузке с забоя ствола горной массы на большую глубину с одного положения стволовой буропогрузочной установки на остающейся неподвижной (зафиксированной в одном положении) призабойной опалубке.

2. Применение в телескопически раздвижной рукояти кронштейна со смонтированным в нем реечным гидродомкратным поворотным механизмом и связанным с шестерней, жестко закрепленной на верхнем конце основной части телескопически раздвижной рукояти, позволяет осуществлять ее повороты совместно с телескопически выдвижной частью на угол 180° в обе стороны относительно продольной оси. Эта возможность увеличивает зону обуривания забоя ствола, сокращает количество перестановок стволовой буропогрузочной установки и приводит к увеличению производительности буровых работ.

3. Применение управляемого грейфера повышает эффективность зачерпывания горной массы и ее погрузку в транспортные средства, что приводит к увеличению производительности.

4. Использование в стволовой буропогрузочной установке стволовой навесной бурильной установки с автономной (независимой) работой друг от друга бурильных машин способствует увеличению производительности буровых работ.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

Фиг.1. Общая конструктивная схема стволовой буропогрузочной установки, оснащенной погрузочным грейфером.

Фиг.2. Общая конструктивная схема стволовой буропогрузочной установки, оснащенной стволовой навесной бурильной установкой.

Фиг.3. Конструктивная гидрокинематическая схема телескопически раздвижной рукояти.

Фиг.4. Поперечное сечение верхней части телескопически раздвижной рукояти (А-А, фиг.3).

Фиг.5. Поперечное сечение средней части телескопически раздвижной рукояти (В-В, фиг.3).

На фиг.1 представлена общая конструктивная схема стволовой буро-погрузочной установки, оснащенной погрузочным грейфером. Она состоит из стойки 1, на которой смонтирована каретка 2 кругового перемещения по кольцевому монорельсу 3, расположенному на подвесной призабойной опалубке 4. К стойке 1 жестко присоединена кабина машиниста 5 и к ней же шарнирно присоединено рычажное рабочее оборудование 6, состоящее из стрелы 7 и шарнирно с ней связанной телескопически раздвижной рукояти 8. Телескопически раздвижная рукоять 8 состоит из кронштейна 9, основной 10 и телескопически выдвижной 11 частей. Поворот стрелы 7 и телескопически раздвижной рукояти 8 осуществляется при помощи гидродомкратов поворота 12 и 13. На нижнем конце телескопически выдвижной части 11 рукояти 8 при помощи карданного или шарового шарнира 14 присоединен шестилопастный управляемый грейфер 15. Управление грейфером - повороты и круговые перемещения - осуществляется двумя управляющими гидродомкратами 16, разнесенными друг относительно друга под пространственными углами. Управляющие гидродомкраты 16 присоединены к стойкам 17 посредством карданных или шаровых шарниров 18. Стойки 17 жестко смонтированы на телескопически выдвижной части 11 рукояти 8. На одной из боковых сторон телескопически выдвижной части 11 расположены два поперечных шлица 19, служащих для фиксации положения и дальнейшего жесткого закрепления стволовой навесной бурильной установки. Основная 10 и телескопически выдвижная 11 части рукояти 8 выполнены в виде двух форм сечения: цилиндрического (трубчатого) в верхних частях и прямоугольного или квадратного по основной длине к месту сопряжения сечений 20.

Положение I соответствует вертикальному положению телескопически раздвижной рукояти 8 и грейфера 15 при нейтральном положении управляющих гцдродомкратов 16.

Положение II - наклонное положение телескопически раздвижной рукояти 8 и вертикальное положение грейфера 15. При этом управляющие гидродомкраты 16 с втянутыми поршнями со штоками.

На фиг.2 представлена общая конструктивная схема стволовой буропогрузочной установки, оснащенной стволовой навесной бурильной установкой. Стволовая навесная бурильная установка 21 состоит из двух управляемых бурильных машин 22, смонтированных на общей монтажной плите 23 с возможностью автономной (независимой) установки и работы. Каждая из двух бурильных машин 22 находится под управлением двух управляющих гидродомкратов 24, размещенных друг относительно друга под пространственными углами. В кронштейне 9 телескопически раздвижной рукояти 8 смонтирован реечный гидродомкратный поворотный механизм 25 для поворотов телескопически раздвижной рукояти 8 вокруг продольной оси на угол 180° в обе стороны. Принципиальное устройство реечного гидродомкратного механизма представлено на виде А (фиг.2). Он состоит из реечного гидродомкрата 26 возвратно-поступательного действия. Реечный гидродомкрат 26 находится в постоянном зацеплении с шестерней 27, жестко смонтированной на верхнем трубчатом конце основной части 10 телескопически раздвижной рукояти 8.

На фиг.2 представлено три положения бурильных машин 22 в зависимости от положения телескопически раздвижной рукояти 8.

Положение I. Телескопически раздвижная рукоять 8 и бурильные машины 22 занимают вертикальное положение. Управляющие гидродомкраты 24 в нейтральном (среднем) положении.

Положение I'. Телескопически раздвижная рукоять 8 находится в вертикальном положении, а бурильные машины 22 - одна или обе одновременно - находятся в наклонном положении.

Положение II. Телескопически раздвижная рукоять 8 повернута на 180° и находится в наклонном положении, а бурильные машины - одна или обе одновременно, - занимают вертикальное положение.

На фиг.3 представлена конструктивная гидрокинематическая схема телескопически раздвижной рукояти 8. Внутри кронштейна 9 размещаются основная 10 и телескопически выдвижная 11 части телескопически раздвижной рукояти 8. Верхние их части выполнены цилиндрическими до места сопряжения 20. Ниже как основная 10, так и телескопически выдвижная 11 части выполнены в виде пустотелых призм квадратного или прямоугольного сечения. К верхней внутренней поверхности кронштейна 9 при помощи шарнира 28 смонтирован гидродомкрат телескопической раздвижки 29, полностью размещенный внутри телескопически выдвижной части 11, что позволяет получить максимальную величину раздвижки рукояти 8. Шток 30 гидродомкрата раздвижки 29 посредством шарнира 31 присоединен к внутренней поверхности телескопически выдвижной части 11.

На фиг.4 представлено сечение А-А (фиг.3), на котором показано взаимное расположение кронштейна 9, основной 10 и телескопически выдвижной 11 частей и гидродомкрата телескопической раздвижки 29 рукояти 8.

На фиг.5 представлено сечение В-В (фиг.3), на котором показано квадратное сопряжение двух частей 10 и 11 телескопически раздвижной рукояти 8.

Принцип работы стволовой буропогрузочной установки.

После окончания процесса бетонирования на величину очередного шага проходки в забой ствола с поверхности подъемной лебедкой опускается стволовая навесная бурильная установка (предварительно перед возведением бетонной крепи из забоя на поверхность был выдан погрузочный орган - грейфер). Буро-погрузочная установка располагается вблизи бадейного проема в проходческом полке, через который производится спуск стволовой навесной бурильной установки. Осуществляется ее монтаж на телескопически выдвижной части 11 рукояти 8.

В дальнейшем при помощи каретки кругового перемещения 2 и рычажного рабочего оборудования 6 осуществляется процесс обуривания всего забоя ствола путем перестановки и фиксирования на забое стволовой буропогрузочной установки, оборудованной стволовой навесной бурильной установкой.

После завершения буровых работ стволовая навесная бурильная установка выдается на поверхность. Производится заряжание шпуров с последующим осуществлением взрывных работ, после которых производится интенсивное проветривание.

В забой опускается погрузочный грейфер. Осуществляется его монтаж на телескопически раздвижной части рукояти 8. Дальнейший процесс заключается в зачерпывании грейфером горной массы и погрузки ее в транспортное подъемное средство - бадью с дальнейшей выгрузкой на поверхности.

Изобретение относится к горному делу. Установка включает рычажное рабочее оборудование, состоящее из стрелы и связанной с ней шарнирно телескопически раздвижной рукояти, гидродомкратов для поворотов стрелы и телескопически раздвижной рукояти, гидродомкрата телескопической раздвижки рукояти, стойки с кареткой кругового перемещения установки по кольцевому монорельсу, смонтированному на верхней стороне подвесной призабойной опалубки, кабины машиниста, шестилопастного управляемого посредством двух пространственно разнесенных гидродомкратов грейфера и стволовой навесной бурильной установки с двумя управляемыми посредством двух гидродомкратов каждая бурильными машинами. Телескопически раздвижная рукоять состоит из шарнирно закрепленного на конце стрелы кронштейна со смонтированными в нем верхними частями основной части рукояти, гидродомкрата телескопической раздвижки рукояти и реечного гидродомкратного поворотного механизма, обеспечивающего возможность поворота основной и телескопически выдвижной частей рукояти на угол 180° в обе стороны относительно их продольной оси. Обеспечивает увеличение производительности при выполнении буровых и погрузочных работ в процессе проведения вертикальных стволов небольшой глубины. 5 ил.

Стволовая буропогрузочная установка, включающая рычажное рабочее оборудование, состоящее из стрелы и связанной с ней шарнирно телескопически раздвижной рукояти, гидродомкратов для поворотов стрелы и телескопически раздвижной рукояти, гидродомкрата телескопической раздвижки рукояти, стойки с кареткой кругового перемещения установки по кольцевому монорельсу, смонтированному на верхней стороне подвесной призабойной опалубки, кабины машиниста, шестилопастного управляемого посредством двух пространственно разнесенных гидродомкратов грейфера и стволовой навесной бурильной установки с двумя управляемыми посредством двух гидродомкратов каждая бурильными машинами, отличающаяся тем, что телескопически раздвижная рукоять состоит из шарнирно закрепленного на конце стрелы кронштейна со смонтированными в нем верхними частями основной части рукояти, гидродомкрата телескопической раздвижки рукояти и реечного гидродомкратного поворотного механизма, обеспечивающего возможность поворота основной и телескопически выдвижной частей рукояти на угол 180° в обе стороны относительно их продольной оси.